Acwing 3302

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给定一个表达式,其中运算符仅包含 +,-,*,/(加 减 乘 整除),可能包含括号,请你求出表达式的最终值。

注意:

  • 数据保证给定的表达式合法。
  • 题目保证符号 - 只作为减号出现,不会作为负号出现,例如,-1+2,(2+2)*(-(1+1)+2) 之类表达式均不会出现。
  • 题目保证表达式中所有数字均为正整数。
  • 题目保证表达式在中间计算过程以及结果中,均不超过 2^31−1。
  • 题目中的整除是指向 0 取整,也就是说对于大于 00 的结果向下取整,例如 5/3=1,对于小于 0 的结果向上取整,例如 5/(1−4)=−1。
  • C++和Java中的整除默认是向零取整;Python中的整除//默认向下取整,因此Python的eval()函数中的整除也是向下取整,在本题中不能直接使用。

输入格式

共一行,为给定表达式。

输出格式

共一行,为表达式的结果。

数据范围

表达式的长度不超过 10^5。

输入样例:

(2+2)*(1+1)

输出样例:

8

思路

由题意,得出这是一个中缀表达式求值的问题。那么解决方法最核心两个问题就是:

  • 双栈,一个数字栈,一个运算符栈
  • 运算符优先级,栈顶运算符和即将入栈的运算符的优先级比较:如果栈顶的运算符优先级低,新运算符直接入栈;如果栈顶的运算符优先级高,先出栈计算,新运算符再入栈;优先级相同的话就先计算栈内的(按顺序)

运算符优先级,就是乘法除法的优先级大于加法减法的优先级

在遍历一遍串后,括号内的计算式和乘除计算都被已计算,余下的按顺序出栈进行计算。

// foreverking
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <map>
#include <queue>
#include <stack>
#include <vector>
using namespace std;
//!中缀表达式求值
//题目中的整除是指向 0 取整,也就是说对于大于 0 的结果向下取整,对于小于 0
//的结果向上取整 用栈,一个数字栈,一个符号栈

stack<int> num;
stack<char> op;

//优先级表
unordered_map<char, int> h{{'+', 1}, {'-', 1}, {'*', 2}, {'/', 2}};

void eval()  //求值
{
    int a = num.top();  //第二个操作数
    num.pop();          //第二个操作数出栈

    int b = num.top();  //第一个操作数
    num.pop();          //第一个操作数

    char p = op.top();  //运算符
    op.pop();           //运算符出栈

    int r = 0;  //结果

    //计算结果
    if (p == '+') r = b + a;
    if (p == '-') r = b - a;
    if (p == '*') r = b * a;
    if (p == '/') r = b / a;

    num.push(r);  //结果入栈
}

int main() {
    string s;  //读入表达式
    cin >> s;

    for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
        if (isdigit(s[i])) {  //是数字就入栈

            int x = 0, j = i;  //计算数字
            while (j < s.size() && isdigit(s[j])) {
                x = x * 10 + s[j] - '0';  //转化为10进制数,比如56,先有5 = 0 *
                                          // 10 + 5 然后有5 * 10 + 6 = 56
                j++;
            }
            num.push(x);  //数字入栈
            i = j - 1;  //这里i要回溯至就j - 1,大循环结束后变为j
        }
        //遇到左括号直接入栈,遇到右括号计算括号里面的
        //左括号优先级默认最低,直接入栈
        else if (s[i] == '(') {  //左括号入栈
            op.push(s[i]);
        } else if (s[i] == ')') {  //右括号
            while (
                op.top() !=
                '(')  //不是作括号就计算,一直到左括号为止,计算完一个括号内的表达式
                eval();
            op.pop();  //左括号出栈
        } else {
            while (op.size() &&
                   h[op.top()] >=
                       h[s[i]])  //待入栈运算符优先级低,则先计算栈内的
                eval();
            op.push(s[i]);  //操作符入栈
        }
    }
    while (op.size()) eval();   //剩余的进行计算
    cout << num.top() << endl;  //输出结果
    return 0;
}

需要注意的:

  • x = x * 10 + s[j] - '0';这一步是将字符数字转化为十进制数字
  • i = j - 1;这里的队i赋值是将i移动至数字的最后一位,配合上i++,恰好就可以跳过这个非个位数
  • 针对表达式我们肯定是先计算()内的数据是吧,那么(出现了就代表后面的的都在括号内,直到)出现,所以我们在栈顶是(时,不需要与(判断直接入栈